KR100202235B1 - 분할구동 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 액티브매트릭스 액정표시장치에서 액정패널의 각각의 화소를 충분히 충전시키기 위한 것으로서 액정표시장치의 TFT기판과 신호선을 게이트주사선 방향으로 분할하고, 분할된 신호선에 연결된 화소를 동시에 구동시키기 위하여 게이트주사선에 동시에 게이트전압을 인가함으로써 액정패널 전체의 표시속도를 감소시키지 않고, 화소를 구동하기 위한 gate on time을 증가시킬 수 있는 액정표시장치의 구동회로를 구현한 것이다.

Description

분할구동 액정표시장치

제1도는 일반적인 액정표시장치를 구동하기 위한 구동회로를 나타낸 것이다.

제2도는 게이트신호드라이버와 영상신호드라이버의 근거리와 원거리에서 왜곡된 게이트주사선의 게이트전압파형과 신호선의 신호전압파형을 나타낸 것이다.

제3도는 게이트주사선과 신호선을 둘로 나누고, 제1메모리를 구비한 본 발명의 구성도이다.

제4도는 제3도에서 메모리를 하나 더 추가한 구성도이다.

제5도는 제4도에서 게이트주사선과 신호선을 복수개로 나눈 구성도를 나타낸 것이다.

제6도는 본 발명에서 게이트에 전압을 인가하는 시간(gate on time)이 늘어난 것을 나타낸 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

d1,d2,d3 : 신호선 g1,g2,g3 : 게이트주사선

t : 종전의 액정표시장치에서 게이트에 전압을 인가하는 시간(gate on time)

V₁: 근거리에서 화소전압의 변화분

V₂: 원거리에서 화소전압의 변화분

1 : 박막트랜지스터 2 : 화소

3 : 보조캐패시터 4 : 액정패널

5 : 영상신호드라이버 5' : 제1영상신호구동드라이버

5 : 제2영상신호구동드라이버 5''' : 제3영상신호구동드라이버

5 : 제4영상신호구동드라이버 6 : 게이트주사드라이버

6' : 제1게이트주사드라이버 6 : 제2게이트주사드라이버

6' : 제3게이트주사드라이버 6 : 제4게이트주사드라이버

7 : 메모리 7' : 제1메모리

7 : 제2메모리 8 : 프레임컨트롤 IC

본 발명은 액티브매트릭스(Active Matrix)방식을 사용한 TFT 액정표시장치(LCD)의 구동회로에 관한 것으로서, 특히 패널전체의 표시속도를 떨어뜨리지 않고 각각의 화소에 충분한 전하를 인가하기 위해 TFT의 게이트에 전압을 인가하는 시간(gate on time)을 증가시키기 위한 것이다.

제1도와 같이 일반적인 액정표시장치는 각각의 화소를 표시하기 위하여 단일 영상신호드라이버에서 영상신호를 신호선으로 인가한다. 그리고, 영상신호가 인가된 신호선과 교차하는 게이트주사선에 전압을 순차적으로 주사하여 각각의 TFT를 도통(on)시킨다. TFT가 도통되면, 드레인과 소스를 통하여 각각의 화소전극에 전압이 인가됨으로써 이 액정표시장치는 구동된다.

이러한 액정표시장치를 이용하여 고화질화면을 구성하기 위해서는 하나의 액정패널에 구성된 모든 화소에 충분한 전하기 충전되어야 한다. 상기와 같이 모든 화소에 충분한 전하를 충전하기 위해서는 게이트에 전압을 인가하는 시간(gate on time)을 길게함으로써 각 화소의 스위칭 트랜지스터인 TFT의 도통(on)시간을 길게해야 한다. 또는, TFT에 높은 레벨의 게이트전압을 인가하여 드레인과 소스 사이에 많은 전류가 흐르게 함으로써 충분한 전하가 화소전극에 충전되도록 해야 한다.

그러나, TFT의 도통시간을 길게하면, 패널이 대형화될수록 모든 TFT를 도통시키는 시간이 길어져 액정패널의 전체표시속도가 늦어지게 되고, 게이트전압의 레벨을 너무 높게 하면 게이트가 오프(off)되었을 때에 피드쓰루(feed through)현상으로 인한 화소전압강하 때문에 화소의 왜곡현상이 심해진다.

상술한 것과 같이 TFT를 통하여 화소에 전하량을 충분하게 충전하려면, 액정표시장치의 구조에서 TFT의 길이에 대한 폭의 비율(width/length)을 크게하여 TFT 자체의 저항값을 줄여야 한다. 그러나, 이것은 기판의 배선면적이 크게 되어 액정패널의 개구율을 감소시키는 요인이 된다. 게다가 패널 전체의 화소를 짧은 시간내에 균일하게 충전시키기 위해서는 低저항 게이트 배선이 요구되고, 액정패널에 설치된 모든 TFT의 성능이 균일하게 구성되어야 하는 어려움이 있다.

또한, 제2도와 같이 화소에 신호를 인가하기 위해 액정패널에 주사되는 신호전압은 영상신호드라이버에서 가까운 거리의 TFT에 가해지는 신호전압파형과 먼 거리의 TFT에 가해지는 신호전압파형의 차이가 생긴다. 게다가 게이트드라이버로부터 먼 곳에 위치한 TFT에 걸리는 게이트전압의 파형도 둔화되므로, 영상신호드라이버와 게이트드라이버에서 먼 곳의 화소는 전하가 충분히 충전되지 않는다.

이러한 차이를 줄여주기 위해서는 게이트에 전압을 인가하는 시간(gate on time)을 길게함으로써 신호전압을 TFT에 충분히 인가해야 한다. 그러나, 상술한 것처럼 대형패널에서는 게이트에 전압을 인가하는 시간(gate on time)이 길어지면, 전체 게이트주사선에 순차적으로 전압을 인가하는 시간이 오래 걸리므로 액정의 표시 속도가 현저하게 느려지는 문제가 있다. 즉, 액정패널에 게이트주사선을 인가하는데 있어서 현재와 같은 방법으로는 액정패널을 대형화하는 데에 한계가 있는 것이다.

상기에서와 같은 종래의 액정패널의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 액정표시장치는 액정패널의 신호선을 게이트주사선 방향으로 분할하고, 분할된 신호선에 각각의 영상신호 드라이버가 신호전압을 인가함으로써 구동된다. 이 분할된 영상신호드라이버에서 각각의 신호선으로 독립적인 영상신호를 동시에 인가할 때, 신호가 인가된 화소를 구동하기 위해 분할된 영상드라이버와 같은 개수의 게이트주사드라이버가 게이트주사선에 게이트전압을 동시에 순차주사한다.

또한 메모리를 구비하여 외부에서 입력되는 영상신호를 저장하도록 하고, 메모리에 저장된 영상신호를 상기에서 분할한 신호선에 할당할 수 있는 장치를 구비하였다.

본 발명의 동작원리를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

제3도에서 보는 바와 같이 외부로부터 프레임당 영상신호가 입력되면, 한 프레임 분의 영상신호를 메모리(7)에 저장한다. 메모리에 저장된 영상신호를 프레임컨트롤IC(8)가 상부신호와 하부신호로 분할하여, 상부신호는 제1영상신호드라이버(5')로 전송하고 하부신호는 제2영상신호드라이버(5)로 전송한다.

분할된 영상신호가 제1영상신호드라이버(5')와 제2영상신호드라이버(5)로 전송되는 동안, 다음 프레임의 영상신호가 메모리에 저장된다.

제1영상신호드라이버(5')와 제2영상신호드라이버(5)는 각각의 영상신호를 신호선에 동시에 인가한다. 각각의 신호가 인가될 때, 제1게이트주사드라이버(6')는 상부 영상신호를 표시하는 화소를, 제2게이트주사드라이버(6)는 하부영상신호를 표시하는 화소를 동시에 구동시키기 위해 게이트주사선을 통하여 각각의 스위칭 트랜지스터인 박막트랜지스터(TFT)로 게이트전압을 동시에 순차주사한다. 여기서 게이트전압을 주사하는 게이트주사드라이버는 원칙상 두 개가 필요하나, 하나로 묶여 제조될 수도 있다.

동시에 상부와 하부에 영상신호가 인가되고, 게이트 전압이 동시에 순차적으로 주사되면, 액정패널의 상부와 하부가 동시에 동작하므로 종래의 액정패널에 비해 액정의 표시속도가 빠르다. 그러므로, 제6도에서 보는 바처럼 TFT의 게이트에 전압을 인가하는 시간(gate on time)을 2배로 길게 해주어도 액정의 표시속도가 종전에 비해 느려지지는 않는다.

[실시예 2]

제4도는 실시예 1에 나타낸 구성도에 메모리 하나를 더 추가한 것이다.

외부로부터 첫 번째 영상신호가 입력되면, 첫 번째 프레임의 영상신호를 제1메모리(7')에 저장하고, 두 번째 프레임의 영상신호를 또 다른 제2메모리(7)에 저장한다. 그리고, 제1메모리에 저장된 첫 번째 영상신호를 프레임컨트롤IC(8)가 상부신호와 하부신호로 분할하여 제1영상신호드라이버(5')와 제2영상신호드라이버(5)로 전송한다.

첫 번째 영상신호가 프레임컨트롤IC(8)에서 분할되어 제1영상신호드라이버(5')와 제2영상신호드라이버(5)로 전송되는 동안, 세 번째 프레임의 영상신호가 제1메모리(7')에 저장된다.

제1영상신호드라이버(5')와 제2영상신호드라이버(5)는 각각의 영상신호를 신호선에 동시에 인가한다. 신호가 각각의 신호선에 인가될 때, 화소를 구동하기 위해 제1게이트주사드라이버(6')는 상부영상신호를 표시하는 화소를, 제2게이트주사드라이버(6)는 하부영상신호를 표시하는 화소를 동시에 구동시키기 위해 TFT에 인가되는 게이트전압을 동시에 순차주사한다. 실시예 1에서와 같이 게이트전압을 주사하는 각각의 게이트주사드라이버는 두 개가 하나로 묶여 제조될 수도 있다.

제1영상신호드라이버(5')와 제2영상신호드라이버(5)가 신호선에 영상신호를 인가하는 동안, 동시에 제2메모리에 저장되었던 두 번째 프레임의 영상신호가 프레임컨트롤IC(8)에서 상부신호와 하부신호로 분할된다.

그리고, 다음 프레임 부터는 하나의 메모리에 저장되었던 영상신호가 프레임컨트롤IC(8)에서 분할되어 제1영상신호드라이버(5')와 제2영상신호드라이버(5)로 전송되는 동안, 또 다른 메모리에 다음 프레임의 영상신호가 저장되는 과정이 반복된다.

상부와 하부에 동시에 영상신호가 인가되고, 게이트 전압이 동시에 순차주사되면, 액정패널의 상부와 하부가 동시에 동작하므로 종래의 액정패널에 비해 액정의 표시속도가 빠르다. 그러므로, TFT의 게이트에 전압을 인가하는 시간(gate on time)을 길게 해주어도 액정의 표시속도가 현저하게 느려지지는 않는다. 여기서도 실시예 1에서와 같이 게이트전압을 주사하는 각각의 게이트주사드라이버는 두 개가 하나로 묶여 제조될 수도 있다.

이 액정표시장치에서는 두 개의 메모리가 두 프레임의 영상신호를 저장하여 한 프레임씩 프레임컨트롤IC로 보내므로, 액정에 표시되는 영상은 실제 입력되는 신호보다 한 프레임씩 지연되어 표시된다.

[실시예 3]

본 발명의 원리에 의하면 제5도와 같이 영상신호를 셋 이상의 복수개로 나누어 처리할 수도 있다.(도면에서는 네 개로 영상신호를 나누었다) 외부로부터 입력되는 영상신호는 프레임마다 제1메모리(7') 또는, 제2메모리(7)에 저장된다. 만약 첫 번째 프레임의 영상신호가 제1메모리(7')에 저장되고 두 번째 프레임의 영상신호가 제2메모리(7)에 저장되었다고 가정한다면, 제1메모리에 저장된 영상신호를 프레임컨트롤IC(8)가 복수개로 분할하여 동수의 영상신호드라이버로 전송한다.

상기 프레임컨트롤IC에서 분할된 영상신호가 각각의 영상신호드라이버로 동시에 전송되는 동안, 전 프레임의 영상신호를 프레임컨트롤IC로 보냈던 메모리는 다음 프레임의 영상신호를 저장한다. 동시에 프레임컨트롤IC에서 분할했던 신호의 다음 프레임의 신호, 즉 제2메모리에 저장되었던 영상신호를 프레임컨트롤IC가 상기에서처럼 복수개로 분할하고 각각의 영상신호드라이버로 전송한다.

상기에서와 같이 제1메모리와 제2메모리는 교대로 프레임컨트롤IC로 신호를 전송하고, 교대로 한 프레임씩의 영상신호를 저장한다. 또한, 프레임컨트롤IC가 한쪽 메모리에 저장되었던 신호를 분할하여 각각의 영상신호드라이버로 전송하는 동안, 다른 한쪽의 메모리에는 다음 프레임의 신호를 저장한다.

상기 프레임컨트롤IC에서 분할된 영상신호를 전송받은 각각의 영상신호드라이버는 각각의 신호선을 통해 연결된 TFT에 신호전압을 동시에 인가한다. 신호전압이 인가된 TFT를 도통시키기 위하여 서로 다른 신호전압이 인가되는 TFT에 연결된 복수개의 게이트주사드라이버는 게이트주사선을 통해 게이트전압을 동시에 순차적으로 주사한다. 게이트전압을 주사하는 게이트주사드라이버의 개수는 원칙상 영상신호드라이버와 같아야 하지만, 여러 개가 하나로 묶여 제조될 수도 있다.

이와 같이 본 액정패널의 화소들은 하나의 신호전압과 게이트전압으로 구동하는 종래의 액정패널과 비교해 볼 때, 개개의 신호전압과 개개의 게이트전압이 인가된 각각의 TFT가 도통되면서 여러 개가 구동되므로, 게이트에 전압을 인가하는 시간(gate on time)을 길게 해도 전체 액정패널의 표시속도를 떨어뜨리지 않고 충분한 화소전압이 인가된다. 따라서 본 발명의 액정표시장치는 종전보다 패널을 대형화시킬 수 있다.

Claims (12)

1. 복수개의 게이트주사선과 복수개의 신호선이 매트릭스형상으로 형성되어 그 교차점에 화소를 생성하고, 각각의 화소에는 스위칭소자로 TFT를 설치한 액티브매트릭스액정패널과 상기 액티브매트릭스액정패널을 구동하는 구동회로에 있어서; 한 주기(週期)당 입력되는 영상신호를 임시로 저장하는 제1프레임메모리와; 상기 제1프레임메모리와 교대로 다음 프레임의 영상신호를 저장하는 제2프레임메모리와; 상기 제1프레임메모리에서 전송된 영상신호를 상기 액티브매트릭스액정패널의 중앙에 위치한 게이트주사선을 기준으로 상부영상신호와 하부영상신호로 분리하는 프레임컨트롤IC와; 상기 프레임컨트롤IC가 분리한 상부영상신호를 화소에 인가하기 위하여 복수개의 게이트주사선이 연결된 상부게이트주사부와; 상기 상부게이트주사부에 인가되는 게이트신호에 의해 영상신호를 인가할 수 있는 복수개의 신호선이 연결된 상부신호선주사부와; 상기 프레임컨트롤IC가 분리한 하부영상신호를 화소에 인가하기 위하여 복수개의 게이트주사선을 가진 하부게이트주사부와; 상기 하부게이트주사부에 인가되는 게이트신호에 의해 영상신호를 인가할 수 있는 복수개의 신호선이 연결된 하부신호선주사부를 가진 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
2. 제1항에 있어서 상부신호선주사부에 연결된 신호선과 하부신호선주사부에 연결된 신호선에는 각각 동수의 게이트주사선이 연결된 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
3. 제2항에 있어서 상부신호선주사부에 연결된 게이트주사부와 하부신호선주사부에 연결된 게이트주사부가 동시에 게이트전압을 상기 게이트주사선에 순차주사하는 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
4. 제2항에 있어서 상부영상을 인가하는 신호선에 연결된 각각의 게이트주사선이 서로 인접한 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
5. 제2항에 있어서 하부영상을 인가하는 신호선에 연결된 각각의 게이트주사선이 서로 인접한 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
6. 제2항에 있어서 상부영상을 인가하는 신호선에 연결된 게이트주사선과 하부영상을 인가하는 신호선에 연결된 게이트주사선이 교대로 설치된 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
7. 상기 제1항에 있어서 제1프레임메모리와 제2프레임메모리가 교대로 작동하는 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
8. 복수개의 게이트주사선과 복수개의 신호선이 매트릭스형상으로 형성되어 그 교차점에 스위칭소자로 TFT를 설치한 액티브매트릭스액정패널과 그것을 구동하는 구동회로에서; 입력되는 영상신호를 임시로 저장하는 제1프레임메모리와; 상기 제1프레임메모리와 교대로 다음 프레임의 영상신호를 저장하는 제2프레임메모리와; 상기 제1프레임메모리와 제2프레임메모리에서 전송된 영상신호를 액정패널의 게이트주사선과 평행한 방향으로 복수개의 부분영상신호로 분리하는 프레임컨트롤IC와; 상기 프레임컨트롤IC에서 분리된 부분영상신호를 각각 패널부의 화소에 인가하기 위하여 복수개의 게이트주사선을 가진 복수개의 게이트주사부와; 상기 프레임컨트롤IC에서 분리된 영상신호를 상기 게이트주사부에서 인가되는 게이트신호에 의해 각각 독립적으로 인가할 수 있는 복수개의 신호선주사부를 가진 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
9. 제8항에 있어서 게이트주사부와 신호선주사부의 개수가 같은 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
10. 제8항에 있어서 각각의 분리된 영상신호를 인가하는 각각의 신호선주사부에는 각각 동수의 게이트주사선이 연결된 액정표시회로.
11. 제10항에 있어서 분리된 어느 하나의 영상신호를 인가하는 신호선에 연결된 게이트주사선과 같은 신호선에 연결된 게이트주사선이 서로 인접한 것을 특징으로 하는 액정표시회로.
12. 제10항에 있어서 분리된 어느 하나의 영상신호를 인가하는 신호선에 연결된 게이트주사선과 다른 영상신호를 인가하는 신호선에 연결된 게이트주사선이 서로 인접한 것을 특징으로 하는 액정표시회로.